bölüm 4. isıtma tesisatı ve isı kaybı...
TRANSCRIPT
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012 4.54
Bölüm 4. Isıtma Tesisatı ve Isı Kaybı Hesapları
Kış iklimlendirilmesi en basit iklimlendirme olup, direkt olarak kuru termometre sıcaklığının
kontrol edilmesiyle sağlanabilir.(Nadiren nem kontrolü gerekebilir, özellikle bina ve tesislerde,
otel, hastane, uçak, toplantı salonu vb)
4.1. Tarihsel Gelişim
İlk çağlardan itibaren insanlar soğuktan korunma yöntemleri araştırmışlardır. Önce açık alanda
ateş yakmışlar, sonra kapalı alanda açık ateş yakıp, bu hacmin tepesinde bir delik bırakmışlardır.
Ancak kapalı alanlarda karbonmonoksit zehirlenmesi olmuştur.
Batı ülkeleri şömine kullanmışlar. Şöminelerde ısının büyük kısmı bacadan atılırken sadece
ışınım etkisi vardır. Şöminelerden sonra sobalar(katı yakıtlı, sıvı yakıtlı) kullanılmaya
başlanmıştır. Önce tuğla sobalar kullanılmış, 1650 yılında ABD’de demir sobalar kullanılmıştır.
Sobalarda ışınım, taşınım birlikte mahali ısıtılır ayrıca borulu sobalarla sıcak atık gazlarda
mahalin ısıtılmasına katkı sağlar.
Günümüzde lüks olmayan birçok konutta sobalar(katı, sıvı, gaz yalkıtlı) halen sıkça
kullanılmaktadır.
Bir ısı santralinde hazırlanan sıcak akışkanın istenilen ortama taşınması ile bu ortamların
ısıtılmasını yapmak eski Romalılardan beri bilinen ve günümüzde MERKEZİ ISITMA adı
verilen bir tekniktir.
Romalılarda; bir ocakta yakılan yakacaktan elde edilen sıcak duman gazları, döşeme altındaki
veya duvarlar içindeki kanallardan geçirilerek, salonların ve özellikle halka açıkbanyoların
ısıtılmasında kullanılmıştır. Bu yöntem halen Uzakdoğu’da binaların ısıtılması için yaygın
olarak kullanılmaktadır.
Isıtma Devrelerinde;
Sıcak su 1850’li yıllarda, buhar, 1880’li yıllarda kullanılmaya başlanmıştır.
Ülkemizde; cumhuriyet döneminden sonra bazı Merkezi Isıtma Tekniği; resmi binalarda
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012 4.55
görülmeye başlanmış, 1950’li yıllardan sonra her türlü binalarda uygulanmaya başlanmıştır.
4.2. Isıtma Tesisatı
İnsan vücudu sürekli enerji üreten ve sürekli ısı kaybeden bir sistemdir.
Isı kaybı; ortam koşulları, giyim, vücut sıcaklığı gibi birçok faktöre bağlıdır.
İnsanın ürettiği ile kaybettiği enerji arasında denge kurulursa kendisini rahat hisseder.
Isıtma tesisatı; yılın soğuk günlerinde, ortam sıcaklığını artırarak insan vücudunun yaydığı ısı
miktarını ayarlamak ve çevresi ile bir ısı değişimi dengesini kurmak ve bu şekilde insanın
kendisini rahat hissetmesini sağlamak gereğinden doğmaktadır.
İyi bir ısıtma tesisatından; dış sıcaklığa bağlı olarak, içeride daima arzu edilen sıcaklığı temin
etmesi ve bu sıcaklığı sabit tutması istenir.
Bir Isıtma Tesisatının Uygun Olabilmesi İçin;
1) Isıtılan ortam sıcaklığı �1°C’lik bir hassasiyette olmalıdır.
2) Hızlı ve etkili bir ayar tertibatı ile ayarlanabilmelidir.
3) Yanma ile ortaya çıkan gazlar ısıtılan ortamı ve çevreyi kirletmemelidir.
4) Isıtma, tesis, işletme ve bakım masrafları bakımından ekonomik ve verimli olmalıdır.
5) İşletmesi basit olmalıdır.(Kullanım yerine göre)
4.3. Isıtma Tesisleri
Isıtma sistemlerinde genellikle birincil enerji kaynağı olarak katı, sıvı ve gaz fosil yakıtlar
kullanılmaktadır. Günümüzde güneş enerjisi destekli sistemler üzerinde çalışılmaktadır.
Her değişik uygulamada en uygun sistemin, en uygun yakıtın, en uygun ısıtıcı akışkanın ve
ısıtıcı elemanın seçilebilmesi için Mühendislik ve Ekonomik Analizlerin yapılması gerekir.
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012 4.56
Isıtma Sistemleri Çeşitli Biçimlerde Gruplandırılabilir.
1-Sistemin boyutu(ısıl kapasite) yönünden, yakma sisteminin bulunduğu yere göre;
-Yerel Lokal Isıtma: Isıtma enerjisi ısıtılacak ortamın içinde bulunan yakma sisteminde
üretilir.(şömine, soba, elektrik ısıtılar vb.) Isıl kapasite 1-10kW arasındadır.
-Bireysel Isıtma: Isı ihtiyacı 10-40kW arasındaki hacimlerin bağımsız biçimde ısıtılmasıdır.(Kat
kaloriferi veya villa ısıtması olarak adlandırılır) Isıtıcı akışkan 90°C’de sudur. Motorin(mazot),
doğalgaz veya sıvılaştırılmış petrol gazı(LPG) kullanılır. Kat kaloriferi kazanı, kombi veya
yoğuşmalı kazan(baca gazı ısı geri kazanımlı) cihazları kullanılır. Bağımsız olması üstünlüğü
ancak ilk yatırım maliyeti açısından ekonomik değildir. Apartman kullanımlarında alt ve üst kat
kullanımına bağlı çok yakıt yakma problemleri oluşabilir.
-Merkezi Isıtma: Bir ısıtma merkezinde(kazan dairesi) üretilen enerjinin taşıyıcı bir akışkan
yoluyla(iş akışkanı) ısıtılması istenen ortamlara yerleştirilmi ş ısıtıcılara(radyatör, konvektör, fan-
coil vb) gönderilmesi ile gerçekleştirilen ısıtmadır. Isıtıcı akışkan genellikle 90°C’de sıcak
sudur. Genellikle blok halinde yapılmış apartmanlarda kullanımı uygun ve yaygındır. Çevre
açısından doğalgaz veya sıvı yakıtlar tercih edilmelidir.(Ekonomik ve ısıl kapasitesi yüksek)
Bilinçli kullanıldığında yatırım ve işletme maliyetleri açısından bireysel sistemlere göre
avantajlıdır. Ülkemizde her bağımsız hacmin kullandığı kadar ısı enerjisini ölçen
cihazların(kalorimetre) yaygınlaşması ve ısıtıcı girişlerine takılan termostatik(sıcaklık ayarlı)
vanaların kullanımıyla en uygun, sorunsuz ve ekonomik çözümdür.
-Bölgesel Isıtma:(Uzaktan Isıtma) Endüstri tesisleri, toplu konut uygulamaları, hastaneler,
kışlalar mahalle ve şehir ısıtmaları gibi büyük ölçekli ısıtma biçimidir. Bir ısı merkezinde
üretilen enerji boru şebekesi ve ısı taşıyıcı akışkan tarafından ısıtılacak binalara taşınır. Bölgesel
ısıtma teknik açıdan en ekonomik, yanma kontrolünün tek merkezde yapılabilmesi açısından da
çevreye en az zarar veren uygulamadır.
Isıtma merkezinin binalara uzaklığına bağlı olarak; bir veya iki devreli sistemler olabilir.
1- Isıtılacak binalar ısıtma merkezine 1km’den daha yakınsa 90°C sıcak su kullanılan tek devreli
sistemler kullanılabilir.
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012 4.57
2- Geniş çaplı ısıtma alanlarında genellikle birincil devrede yaklaşık 180°C’de kızgın(yüksek
basınçlı)su veya buhar kullanılır. Bu akışkan her binanın altında bulunan ısı değiştiricileri ile
ikincil devredeki suyu 90°C’ye ısıtır ve binadaki radyatör vb. ısıtıcılara ayrı pompalarla
gönderilir.
-Birleşik Isıtma: Bölgesel ısıtmanın bir başka uygulaması olup, hem elektrik hem de ısının
birlikte üretildiği sistemlerdir. Verim açısından çok üstün, işletme giderleri açısından ekonomik
olmasına karşın, yatırım maliyetleri çok yüksek olduğu için ülkemizde elektrik tüketiminin
yüksek olduğu sanayi kuruluşları dışında yaygın olarak kullanılmamaktadır. Dizel jeneratörler
ile elektrik üretilirken jeneratör egzost borusundan yüksek sıcaklıkta çıkan gazlarla ısı
değiştiriciden sıcak su elde edilir ve bu akışkan ısıtmada kullanılır.
2- Kullanılan Yakıt veya Enerji Türüne Göre:
Fosil(katı, sıvı, gaz) yakıtlı
Nükleer Yakıtlı
Elektrikli
Yenilenebilir enerji kaynakları(güneş, jeotermal, biyokütle vb.) ısıtma sistemleri.
3- Isı Verme Biçimine Göre
Konveksiyon(Taşınım): Doğal ve zorlanmış taşınım
Radyasyon(Işıma):Elektrikli, sıvı veya gaz yakıtlı, doğalgazlı
4- Kullanılan Isı Taşıyıcı Akışkan Türüne Göre
-Sıcak Sulu Isıtma Sistemleri: TS 2796 standartına göre kazan çıkış su sıcaklığının 110°C ve
altındaki sıcaklıkta olduğu sistemlerdir. Genelikle 90/70°C(90°C gidiş, 70°C dönüş) sistemleri
kullanılmakla birlikte, 80/60°C, 70/50°C veya 65/45°C değerleri seçilerek daha konforlu ısıtma
yapmak(bina yalıtımı iyiolmak kaydıyla) mümkündür. Döşemeden ısıtma uygulamalarında veya
yoğuşmalı kazan kullanımında çıkış suyu sıcaklığı 45°C veya 50°C’ye düşürülebilmektedir.
Kazanda üretilen sıcak su borularla ısıtıcı elemanlara taşınır, boruda ısı vererek oda hacmini
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012 4.58
ısıtır ve kazana geri döner. Sistemde suyun ısınması sırasında artan hacim genleşme kabı adı
verilen bir depoda toplanır.
Genleşme Tankı Tipine Göre; ikiye ayrılır.
Açık Sistemler: Sistem atmosfere açık, atm basıncı altında altında çalışır ve su sıcaklığı 90°C’yi
aşamaz. Isınan suyun hacmindeki artış, binanın en üstüne(çatı arasına) konulan üstü açık bir kap
ile kompanse edilir. Bu kaba imbisat deposu(genleşme kabı) denir. Depo taşıp çatıyı su basabilir
veya su seviyesi düşüp sistem hava yapabilir. Taşmayı engellemek için haberci borusu kullanılır.
Kapalı Sistemler: Sistem atmosfere kapalı ve belirli bir basınç altında ve su sıcaklığı 110°C’ye
kadar çıkabilir. Isınan suyun hacmindeki artış, tesisat devresinin herhangi bir yerine, genellikle
kazan dairesine ve dönüş devresi üzerine(pompalardan az etkilenmesi için) konulan kapalı
genleşme depolarıdır.
-Genellikle küçük ve orta kapasiteli sistemlerde, membranlı(değiştirilebilir veya
değiştirilemeyen)kapalı genleşme tankları bulunur.
-Yüksek basınçlı sistemlerde üzerinde basınçlı hava perdesi olan genleşme tankları kullanılır.
manometre
Hava Veya Azot gazı
Su dolu
Kazan
Emniyet Vanası(ventili) (Fazla basınçta açılır ve su tahliye edilir)
Vana konulmaz(yanlışlıkla kapanırsa sistem patlayabilir)
İşletme Basıncı Fabrikasyon ayarlıdır. (3-4atm)
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012
Sıcak Sulu Sistemler Dolaşım Türüne Göre
-Doğal dolaşımlı: Su yerçekimi yardımıyla dolaş
kısımlarına çıkar, radyatörlerde soğ ğ ş
dolaşım) Dolaşım hızı gidiş ve dönüş ğ ğ
basınç farkları küçük olduğu için dolaş
çapları kullanılır. Pompa kullanılmaz ve elektrik tüketilmez ancak günümüzde özel uygulamalar
hariç kullanılabilir değildir. Sistemde hava nedeniyle iyi ısınmama
-Pompalı(Zorlanmış) Dolaşımlı Sistemler: Su boru ş
basınçları nedeniyle sistemin tüm elemanlarında etkin dolaş ğ
seçilebilir(Hem ekonomik hem de ısı kaybı az). Sistemde hava pr
-Kızgın Sulu Isıtma Sistemleri:
TS 2736 standartına göre kazan çıkış ğ
arasındaki kazan çıkış suyu sıcaklığ ş
önlemek için çıkış sıcaklığının doyma basıncının üzerinde bir basıncın basınçlandırma sistemi
tarafından uygulanması gerekmektedir. Sistem atmosfere kapalıdır. Genellikle büyük kapasiteli
bölge ısıtmalarında ve proses ile ilgili yüksek sıcaklık ihtiyacı olan sanayi tesisleri
Konutlarda yüksek maliyetleri ve güvenlik sorunları nedeniyle kullanımı uygun değ
-Buharla Isıtma Sistemleri:
Günümüzde konfor ısıtmasında genellikle kullanılmamakla birlikte, periyodik kullanılan ve
çabuk ısıtılması istenen fuar ve
İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
şım Türüne Göre;
Su yerçekimi yardımıyla dolaşır, ısınan su hafifleyerek sistemin üst
kısımlarına çıkar, radyatörlerde soğuyup ağırlaşarak yerçekimi etkisiyle kazana döner.(Cazibeli
ş ş ş ve dönüş sıcaklılarına bağlıdır. Yoğunluk farkından kaynaklana
ğu için dolaşımdaki sürtünme kayıplarını azaltmak için büyük boru
çapları kullanılır. Pompa kullanılmaz ve elektrik tüketilmez ancak günümüzde özel uygulamalar
ğildir. Sistemde hava nedeniyle iyi ısınmama olabilir.
ş şımlı Sistemler: Su boru şebekesine pompa ile basılır. Yüksek pompa
basınçları nedeniyle sistemin tüm elemanlarında etkin dolaşım sağlanır. Boru çapları küçük
seçilebilir(Hem ekonomik hem de ısı kaybı az). Sistemde hava problemleri çok azalır.
TS 2736 standartına göre kazan çıkış sıcaklığı 110°C üzerinde genellikle 120°C
ş suyu sıcaklığı olan sistemlerdir. Bu sistemlerde suyun buharlaş
ğının doyma basıncının üzerinde bir basıncın basınçlandırma sistemi
tarafından uygulanması gerekmektedir. Sistem atmosfere kapalıdır. Genellikle büyük kapasiteli
bölge ısıtmalarında ve proses ile ilgili yüksek sıcaklık ihtiyacı olan sanayi tesisleri
Konutlarda yüksek maliyetleri ve güvenlik sorunları nedeniyle kullanımı uygun değ
Günümüzde konfor ısıtmasında genellikle kullanılmamakla birlikte, periyodik kullanılan ve
çabuk ısıtılması istenen fuar ve sergi salonlarının ısıtılmasında kullanılır. İş ğ
4.59
şır, ısınan su hafifleyerek sistemin üst
ğ ğ şarak yerçekimi etkisiyle kazana döner.(Cazibeli
ş ş ş ş ğ ğunluk farkından kaynaklanan
ğ şımdaki sürtünme kayıplarını azaltmak için büyük boru
çapları kullanılır. Pompa kullanılmaz ve elektrik tüketilmez ancak günümüzde özel uygulamalar
ş ş şebekesine pompa ile basılır. Yüksek pompa
ş ğlanır. Boru çapları küçük
oblemleri çok azalır.
ş ğı 110°C üzerinde genellikle 120°C-180°C
ş ğı olan sistemlerdir. Bu sistemlerde suyun buharlaşmasını
ğının doyma basıncının üzerinde bir basıncın basınçlandırma sistemi
tarafından uygulanması gerekmektedir. Sistem atmosfere kapalıdır. Genellikle büyük kapasiteli
bölge ısıtmalarında ve proses ile ilgili yüksek sıcaklık ihtiyacı olan sanayi tesislerinde kullanılır.
Konutlarda yüksek maliyetleri ve güvenlik sorunları nedeniyle kullanımı uygun değildir.
Günümüzde konfor ısıtmasında genellikle kullanılmamakla birlikte, periyodik kullanılan ve
sergi salonlarının ısıtılmasında kullanılır. İşetmesi zor olduğu
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012 4.60
için sıcak ve kızgın sulu ısıtma uygulamaları daha yaygındır.
3’e ayrılır:
-Alçak Basınçlı Buhar: Kazan çıkış mutlak basıncı en fazla 2 bar olan buhardır.
-Yüksek Basınçlı Buhar: Kazan çıkış mutlak basıncı 2 bardan fazla olan buhardır.
-Vakumlu Buhar: Basıncı atmosfer basıncından az olup 0,05 ile 0,75 bar arasında değişen ve
sıcaklığı da en az 65°C olan buhardır.
-Sıcak Hava ile Isıtma Sistemleri:
Bir merkezde(genellikle klima santrallerinde) ısıtılan hava kanallar yardımıyla ısıtılması istenen
ortamlara taşınır. Hava düşük özgül ısısı nedeniyle kötü bir ısı taşıyıcı akışkan olduğundan çok
miktarda dolaştırılması ve dolayısıyla büyük kesitli kanallar ve yüksek kapasiteli fanlar
kullanılması gerekmektedir. Bu sistemler pahalı olup ısıtma ile beraber hava değişiminin de
istendiği yerler(sinema, tiyatro, toplantı salonu vb.)için uygundur.
-Kızgın Yağ ile Isıtma Sistemleri:
Özel amaçlar için bazı ısıtma sistemlerinde, kaynama sıcaklıkları 260°C ile 390°C arasında olan
ısı transfer yağları kullanılmaktadır. Özellikle yüksek basınçlı olmaması(en yüksek 1 bar)
nedeniyle kızgın su ve buhara göre daha güvenli olup, korozyon tehlikesi yoktur. Sistem yatırım
maliyeti buhar ve kızgın sulu sistemlerden daha az olup, işletmesi daha kolaydır. Bu nedenle;
tekstil, ağaç, otomotiv ve kimya sanayi gibi tesislerde endüstriyel ısıtma, kurutma ve ısıtma gibi
yüksek sıcaklık istenilen yerlerde, buhar ve kızgın sulu sistemlere oranla daha çok tercih edilir.
4.4. Isıtma Tesisatı Hesapları
Bir ısıtma tesisinin projelendirilmesi için ısıtma tesisatı hesapları yapılmalıdır. 4 ana kısımdan
oluşur.
1- Ayrı ayrı her odanın(mahalin) ve neticede tüm binanın ısı kaybı değerinin hesaplanması.
2- Her mahalin ısı kaybına eşit veya üstünde ısıtıcı(radyatör, konvektör vb.) tiplerinin
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012 4.61
seçilmesiyle her mahalin ısı yükünün belirlenmesi ve tüm ısı yükünü karşılayacak kapasitede
kazan seçimi.
3- Her mahalin ısı yüklerine göre, planlanan boru kolon tesisatı da dikkate alınarak, KRİTİK
DEVRE’den(en fazla ısı yükü olan) başlayarak boru çap ve uzunluklarının belirlenmesi.(Akış
hızı ve sürtünme kayıplarına dikkat ederek)
4- Kazan dairesinde bulunacak sirkülasyon pompası(boru ve ek parça basınç kayıpları ve ısı
yükünü karşılayacak su debisine göre), genleşme tankı, yakıt tankı, emniyet ventili(vanası),
brülör vb. cihazların seçimi ile yakıt ihtiyacının belirlenmesi ve baca kesitinin hesaplanması.
4.4.1. Isıtma Kaybı Hesapları
Kalorifer tesisat projesi hesaplarına başlamadan önce TS 825’e göre ısı yalıtım projesi ısı yalıtım
projesi yapılması yasa gereğidir. Isı kaybı hesaplamalarında kullanılacak yapı bileşenleri ısı
yalıtımı projesi ile belirlenir. Isı kaybı hesaplamalarında, Alman normu DIN 4701kullanılır. TS
2164 Kalorifer Tesisat Projelendirme kuralları Türkiye’de kullanılır. Hesaplamalar 2 aşamada
yapılır;
1.Aşama: Isı kaybı hesaplamalarına başlamadan önce ısı kaybı hesabına esas teşkil edecek olan
verilerin belirlenmesi amacıyla, veri toplama, kabuller ve seçimleri içerecektir.
2.Aşamada: Toplanan bu verilerin ışığında, yapı bileşenlerinden(duvar, tavan, döşeme, kapı vb.)
olan ısı kaybı.(Transmisyon)
Hava sızıntısı(pencere, kapı vb. yerlerden içeri giren hava) ısı kaybı(enfiltrasyon) ayrı ayrı
hesaplanıp bunların toplanmasıyla toplam(gerçek) ısı kaybının bulunmasıdır.
1.aşama: Isı Kayıplarına Esas Verilerin Toplanması:
1-Yapı ile ilgili veriler:
- Yapının bulunduğu şehir(ilçe, semt, cadde, no)
- Serbest veya bitişik nizam(düzende) olma durumu.
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012 4.62
- Vaziyet planı üzerinde yönler belirlenir, kuzey yönü gösterilir.
-Yapının kaloriferli olması durumu belirtilir.
-Isıtılacak hacimler ve ısıtılması istenmeyen hacimler, adları, kullanma amaçları, projeye uygun
kat ve oda numaraları, mahal boyutları, kat yükseklikleri ayrı ayrı gösterilmelidir.
Örnek:
Bodrum B01 Kazan Dairesi Isıtılmayan
2-Isıtma Sistemi Özellikleri:
- Merkezi, bireysel
- Sıcak sulu 90/70°C-80/60°C
- Kazan dairesi yeri
- Boruların açıktan, tesisat şaftları veya galerilerden geçme durumları ve yalıtımları
- Isıtma sisteminin alttan veya üstten dağıtmalı veya toplamalı olma durumu
- Tasarım özellikleri belirtilmelidir.
3- Dış ve İç Sıcaklık Değerleri
Dış: Kentlerin dış hava sıcaklıkları ve rüzgar durumu meteorolojik gözlemlerle saptanarak
tablolarda verilmiştir.(Bkz. EK III-1) Tabloda R rüzgarlı bölge anlamındadır. Örneğin
Ankara:-12R. -12 en düşük sıcaklığı, R rüzgarlı bölge olduğunu belirtmektedir.
İç: Özel bir durum veya istek yoksa ısıtılması istenen hacimlerin iç sıcaklıkları EK II-2’den
alınabilir. Komşu hacimlerle çevrili ısıtılmayan hacimlerin iç sıcaklıkları EK-III’den veya;
�� �∑������� ∑�������
∑����� ∑����� bağıntısından hesaplanabilir.
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012 4.63
Not: Çatı arası, kazan dairesi, döşeme altı toprak vb. sıcaklıklar dış hava sıcaklığına bağlı olarak
verilmiştir.
U: Isıtılmayan hacmi çevreleyen yapı bileşenlerinin toplam ısı geçiş katsayıları(W/m2-K)
A: Isıtılmayan hacmi çevreleyen yapı bileşenlerinin alanları(m2)
∑�����: Dış hava ile sınırlanan ısıtılmayan hacimlerin yapı bileşenlerin UA değerleri(W/K)
∑�����:Isıtılan hacim ile sınırlanan ısıtılmayan hacimlerin yapı bileşenlerinin UA
değerleri(W/K)
Tu: Isıtılmayan hacim sıcaklığı(°C)
Ti: Isıtılmayan hacim sıcaklığı(°C)
Td: Projelendirme dış sıcaklığı(°C)
Not: Güvenilir bir ısı kaybı için özellikle çatı arası sıcaklıkları doğru seçilmeli ve hesaplanmalı.
4- Yapı Bileşenlerinin Toplam Isı Geçiş Katsayıları (U:W/m2-K)
Yapılarda kullanılan, kum, çimento, tuğla, biriket, kireç, demir, ahşap, cam vb. gereçlere yapı
malzemesi denir. Bunların bir veya birkaçının bir araya getirilmesi ve karıştırılmasıyla, beton,
harç ve sıva gibi farklı özellikte yeni malzemeler elde edilir.
Yapıyı oluşturan duvar, pencere, kapı, döşeme ve tavan gibi elemanlara yapı bileşenleri denir.
Yapı bileşenleri yapısı homojen kabul edilen tek bir malzemeden veya farklı özellikte birkaç
tabakadan oluşabilir. Örneğin bir dış duvar iç sıva, tuğla, yalıtım malzemesi, dış sıva gibi 4
değişik tabakadan oluşabilir.
Isı kaybı hesaplarında yapı bileşenleri EK III-16’da yer alan kodlarla ayrı ayrı belirlenmeli ve
”U” hesapları ayrı ayrı gösterilmelidir.
Isı geçiş katsayısı(U veya K) yapı elemanının birim elemanından(1m2), 1 derece(°C) başına
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012 4.64
geçen ısı miktarıdır. Yapı elemanları ısı geçişi 1 boyutlu ve sabit ısıl iletkenlikte kabul edilir.
Pencere ve Kapılar: EK III-4a ve EK III-4b tablolarından kullanılarak toplam ısı geçiş
katsayıları alınır. EK III-4b, cam tipi, cam ısıl geçiş katsayısı ve çerçeve ısıl geçiş katsayılarına
göre pencerenin(cam+çerçeve) ısıl direncini verir. Genellikle tek camlarda kullanılır. EK III-4a
ara boşluk miktarı ve dolgusuna bağlı olarak, cam tiplerine ve özeliklerine göre
pencerenin(cam+çerçeve) U değerlerini verir. Genellikle çift camlarda kullanılır. Doğrama
tipi(alüminyum, PVC vb.) tabloda önem teşkil etmez.
Not: Pencereler genellikle dıştır fakat tablolarda iç pencere, dış pencere fark etmemektedir.
Dış ve iç kapılar için tip kabulleri belirtilerek EK III-4c kullanılarak, kapılar için U(W/m2-K)
Duvar, Tavan, Döşemeler: İç ve dış olma durumları ayrı ayrı belirtilmek kaydıyla, seri ve
paralel direnç hesaplama metodları dikkate alınarak;
İlk olarak bileşke iletim dirençleri hesaplanır.
��� � ��� ��� � �� seri duvar, döşeme, tavan
1
���
�1
���
1
���
� 1
��
paralel duvar, döşeme, tavan
��� �!�
"�
��� �1
�����
Birim yüzey alanı için A1=1m2
��� �"�
!�
Not: Tabakalar arasında hava boşluğu olması durumunda(asmolen-delikli tuğla vb) hava için
hava tabakasına bağlı olarak ısı geçirgenlik direnci R(m2-K/W) değerleri EK III-6’da verilmiştir.
1 boşluklu hafif tuğla ve beton briket asmolen döşemelerde döşemenin kaplamasız, ancak hava
boşluğu dahil ısı geçirgenlik direnci R=0,26m2-K/W olarak kabul edilebilir.
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012
Isı taşınım katsayıları EK III-5’den α
Duvar iç yüzeyi hi=7,7W/m2-K
Duvar dış yüzeyi hd=25W/m2-K
Tavan-Taban(ısı geçişi aşağıdan yukarıya iken) h
Tavan-Taban(ısı geçişi yukarıdan aş ğ
5- Zamların(Artırım Katsayıları) Belirlenmesi
hiç
LA LB LC
hüst
halt
İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
5’den α(W/m2-K) olarak alınır.
ş ş ğıdan yukarıya iken) hT=7,7W/m2-K
şi yukarıdan aşağıya iken) hT=5,9W/m2-K
Zamların(Artırım Katsayıları) Belirlenmesi
hdış(iç)
A=1m2
4.65
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012 4.66
Isı kaybı hesaplamaları kararlı durum, yani hacmin ısıtılmış durumu için geçerlidir. Hacmin
kararlı duruma getirilmesi için verilmesi gereken ısı miktarı, güneş ışınımı miktarı, rüzgar etkisi
vb. etkiler göz önüne alınmadığı için hesaplanan değerlerin;
Birleştirilmi ş ısı artırım katsayısı ZD=ZU+ZA,
Yön artırım katsayısı ZH
Kat yükseklik artırımı ZW ile
çarpılarak artırılması gerekir.
Bu katsayıların bulunabilmesi için;
a) Tesisin işletme yöntemi belirtilmelidir.
I. işletme:(Sürekli İşletme) Geceleri hariç sistemin sürekli çalışma durumu
II. işletme: Sistemin günde 10 saat durdurulması durumu.
III. i şletme: Sistemin hergün 14 saat veya daha fazla durdurulduğu durum.
b) Her ısıtılan mahalin dış duvarlarının baktığı yön(ler) belirlenmelidir.
c) Binanın kat adedi(Toprak üstündeki) belirlenmelidir.
d) Kapı ve pencereler için EK III-10 ve EK III-12’deki özellikler belirlenmelidir.
e) Kapıların tek veya iki kanatlı olması durumu(EK III-11 için)
f) Yapı ısı özellikleri olarak; (EK III-13 için)
-Normal veya rüzgarlı bölge(EK III-1’den)
-Korunmuş(korunaklı), serbest ve olağanüstü(çok) serbest durum tipi
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012 4.67
-Bitişik nizam(sıralı ev) veya ayrık nizam(tek ev) olma durumu.
Tanımlar:
Korunmuş bölge: Şehir içinde ve komşu binalardan çok yüksek yerde olmayan binalar.
Serbest bölge: Bahçeli evler tipinde geniş arazilerde serpiştirilmi ş veya şehir içinde diğer
kesimlere göre yüksek kattaki binalar.
Çok serbest bölge: Yüksek yerlerde, yaylalarda, ağaçsız sahillerde, geniş nehir ve deniz
kıyılarındaki binalar.
Tek ev(Ayrık Nizam) Diğer evlerden ayrık müstakil 1 veya 2 katlı villa tipi yapılar.
Sıra ev(Bitişik Nizam) Birden çok katlı, birbirine yapışık olarak yapılmış veya bir katta birden
fazla dairesi bulunan binalar.
4.4.2. Isı Kaybı Hesabı
TS 2164’e göre bir hacimden toplam(gerçek) ısı kaybı, yapı bileşenlerinden ısı geçişi ile olan
iletimsel(transmisyon) ısı kaybının belirli zam oranlarıyla artırılarak, pencere ve kapılardan
direkt hava sızıntısı ile olan hava sızıntısı(enfiltrasyon) ısı kaybıyla toplanması sonucu bulunur.
Isı kaybı hesaplamalarında ısı kaybı hesap cetveli kullanılır. Bu çizelgede EK III-16’daki
simgeler kullanılır.
qh=qi+qs
qh: Hacmin gerçek ısı kaybı
qi: Yapı bileşenlerinden artırımlı ısı kaybı
qs: Hava sızıntısı ısı kaybı
1- Artırımlı Isı Kaybı(q i)
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012 4.68
qi= q0(1+ZD+ZH+ZW)
q0: Artırımsız ısı kaybı
q0=UA∆T
U:Yapı bileşenlerinin toplam ısı geçiş katsayısı
A: Yapı bileşeninin alanı(m2)
∆T: 2 tarafın sıcaklık farkı
Artırımlar(Zamlar)
1) ZD: Birleştirilmi ş artırım katsayısı (EK III-7)(%)
ZD= ZA+ ZU
ZA:Soğuk dış yüzey ısı kaybı artırımı
Isıtılan hacimde soğuk dış yüzeylere ışınımla olan ısı kaybının olumsuz etkilerini karşılamak için
artırım katsayısı. Hacmi çevreleyen dış yüzey alanına bağlıdır.
ZU: Kesintili ısıtma rejimi artırımı
Isıtma rejiminin azaltılması veya bir süre ara verilmesinden sonra soğuyan yapı bileşenlerinin ve
ısıtma sistemi elemanlarının kısa zamanda eski sıcaklıklarına getirilmesi için dikkate alınan
artırımdır.
ZD: Birleştirilmi ş ısı artırım katsayısı tesisin işletme yöntemiyle, hacmin ortalama geçiş
değerine(D) bağlıdır.
# �$
����� % ����&/(� % )�
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012 4.69
AT: Hacmi çevreleyen tüm yapı bileşenlerinin toplam alanı(m2)
Ti: Hacmin iç sıcaklığı
Td: Hacmin iç sıcaklığı
İşletme Yöntemi:
I. İşletme(sürekli çalışma)
II. İşletme(10 saat durma)
III. İşletme(>=14 saat durma)
Sonuç: ZD işletme biçimi ve “D” katsayısına göre EK III-7’den alınır(%)
2) Yön Artırımı(ZH)(%)
Kuzey yarım kürede bulunan yapıların güneye bakan hacimleri güneş ışınımı etkisiyle bir miktar
ısınırken, kuzeye bakan hacimler daha fazla soğur. Bu etkiler yön artırım katsayısı kullanılarak
hesaplanabilir. Kuzey cephelerde artırım(+ değerler), güney cephelerde(- değerler), doğu ve batı
cephelerde sıfır alınır. İç hacimlerde yön artırımı sıfır alınır.
Hacmin Yönünün Belirlenme Esasları:
- Bir dış duvarı olan hacimlerde dış duvarın yönü esas alınır.
- Köşe odalar(köşe duvarları dışa bakan) için iki dış duvarın köşegeninin yönü veya penceresi
olan dış duvarın yönü esas alınır.
- Dış duvarları karşılıklı veya ikiden fazla olan odalar için ise en yüksek yön artırım katsayısının
olduğu yön alınır.
Not: Duvarın tamamı dış duvar değilse(parçalıysa) iç duvar gibi düşünülür.
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012 4.70
3) Yüksek Kat Artırımı(ZW)(%)
Hesaplamalarda hdış=25W/m2-K olarak sabit alınmaktadır ancak kat yüksekliği arttıkça rüzgar
hızındaki artışa bağlı olarak “h” artar. Ayrıca kolon borularındaki ısıtma suyu sıcaklığı üst
katlara çıkıldıkça bir miktar soğumaktadır. Bu iki etkiyi hesaplara katabilmek için ZW kullanılır.
Not: Hacimlerde hava sıcaklığı her yerde aynı değildir. Kat yüksekliği arttıkça bu sıcaklık
farkları daha da artar. Bu nedenle kat yüksekliği 4m’den fazla olan hacimlerde her 1m yükseklik
farkı için EK III-9’daki değerlere %5 ek artırım uygulanmalıdır.
2) Hava Sızıntısı(Enfiltrasyon) Isı Kaybı(qs)(W)
Pencere ve kapıların açılan kanatları ile kasaları arasında kapalı durumda dahi bir boşluk
kalmakta ve dış ile iç hacimler arasındaki basınç farkı nedeniyle buradan soğuk hava hacmin
içine sızmakta aynı miktarda sıcak hava da dışarı kaçmaktadır. Sızan soğuk havayı oda
sıcaklığına kadar ısıtmak için verilmesi gereken ısı miktarı hava sızıntısı kaybı olarak
adlandırılır.
qs=∑(a*l)dışRH∆TZe
∑(a*l)dış:
a:(m3/m-h) Sızdırganlık katsayısı 9,8 Pa’lık bir basınç farkında kapı ve pencerelerden 1metre
aralık boyunca saatte m3 olarak oda içine sızan hava miktarıdır.
“a” pencere ve kapıların çerçevelerinin yapıldığı malzemelere bağlıdır.(EK III-10)
l:(m) Sızıntı aralık(fuga) çevre uzunluğudur. Pencerenin açılan kısmı belliyse açılan çevre
uzunluğu cam detayı belli değilse EK III-11 kullanılır.
Şekil konulabilir
Birbirine dik 2 dış duvarında pencere ve kapı bulunan hacimlerde 2 duvardaki tüm kapı ve
pencerelerin uzunlukları ∑(al) olarak toplanır.
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012 4.71
Karşılıklı iki dış duvarda pencere ve kapılar var ise ∑(al) daha fazla olan duvardaki ∑(al) değeri
hesaba katılır.
EK III-11 de l fuga uzunluğu, A kapı veya pencere alanı, H yüksekliktir. ω= l/A
R: Oda durum katsayısı
Odanın hava kaçışını önlemek üzere gösterdiği direnci belirtir. Dış kapı ve pencerelerden içeri
giren hava iç kapı ve pencerelerden dışarı kaçar. Bu katsayı EK III-12’den veya;
� �1
∑�*+���ş∑�*+��ç
1
�
den hesaplanabilir.
EK III-12’de Ad: Dış pencere yüzey alanı, Ai:İç kapı yüzey alanıdır.
H: Bina Durum Katsayısı(Wh/m3-K)
Yapının ısı özelliği olup, ısıtılması istenen binanın, bölgesini, rüzgar durumunu ve yapı tarzını
karakterize eden bir büyüklüktür. EK III-13’den alınır.
Not: Yüksek binalarda üst katlarda rüzgar basıncının artması nedeniyle sızan hava miktarında bir
miktar artma görülebilir. Bunun için EK III-13’deki H değeri EK III-14’deki yüksekliğe bağlı
“E” katsayısıyla çarpılarak arttırılmalıdır.
∆T: (Ti- Td) İç ve dış hava sıcaklıkları farkıdır.
Ze: Köşe pencere-kapı artırım katsayısıdır.
Bitişik olarak her iki duvarında kapı veya pencere olan odalar için Ze=1,2 diğer odalar için Ze=1
alınır.
Hava değişimi söz konusu olan mahallerde enfiltrasyon ısı kaybı hesabı:
Özellikle dış kapısı dışarı açılan ve sürekli açılıp kapanan mağaza, banka vb yerlerde hava
sızıntısından farklı olarak hava değişimi de söz konusudur. Hava değişiminden kaynaklanan
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012 4.72
enfiltrasyon ısı kaybı;
$� �,-�.∆�
3600�&�
n: Hacimdeki hava değişimi sayısı(EK III-15’den alınır)(defa/h)
V: Isı kaybı hesabı yapılan hacim
∆T: İç ve dış sıcaklık farkı
Özellikle dış kapısı doğrudan dışarı açılan bu gibi yerlerde hava sızıntısı ve hava değişimi ısı
kayıplarından en büyük olan enfiltrasyon ısı kaybı olarak alınır.
Önemli Not: Mahaller numaralandırılırken bir noktadan başlayıp saat yönünde ve her kat aynı
şekilde olacak şekilde numaralandırılmalıdır.
Örnek 4.1: Bolu’da serbest bölge ve ayrık nizamda dubleks bir binanın zemin katındaki
dairesinin, oturma odasından olan ısı kaybını hesaplayınız.
520
280x150
100 80/220(Dış Kapı)
Çocuk Odası 20°C
Antre 10°C
90/2100(İç Kapı)
Yemek Odası 20°C
400
Oturma Odası 20°C h=280
120
Kuzey
140x150
Tüm ölçüler cm’dir.
Isıtma, Soğutma, İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
Başkent Üniversitesi, 2012
Bu odanın altı çamaşırhane(6°C), üstü ise yatak odası(20°C), pencereler ahş
kapılar aralıklı ahşap, işletme tarzı ise süreklidir.
Yapı bileşenlerinin toplam ısı transfer katsayıları ş ş
Yapı Bileşeni U(W/m2-K)
Döşeme 1,35
Dış Kapı 2,56
Dış Duvar 1,42
İç Kapı 2,32
Pencere 2,56
İç Duvar 1,56
Tavan 1,3
Çözüm:
Bolu: -15°C, normal bölge,serbest durum, ayrık nizam
İklimlendirme ve Sistem Tasarımı
şırhane(6°C), üstü ise yatak odası(20°C), pencereler ahş
ş şletme tarzı ise süreklidir.
şenlerinin toplam ısı transfer katsayıları şu şekildedir.
15°C, normal bölge,serbest durum, ayrık nizam
4.73
şırhane(6°C), üstü ise yatak odası(20°C), pencereler ahşap çift pencere,